Appunti tecnologie delle conserve di origine vegetale

TECNOLOGIA DELLE CONSERVE DI

ORIGINE VEGETALE:

esame opzionale

Professoressa Hidalgo Vidal Alyssa Mariel

corso di laurea in Scienze e tecnologie alimentari (G29)

–

Facoltà di Agraria Università degli studi di Milano

Aggiornato 2020/21

PRODUZIONI

• Crescita dei conservati che raggiungono quasi le conserve

• Gli essiccati hanno una tecnologia molto semplice, diffusi

anche in paesi in via di sviluppo

• Alimenti di 4° gamma

AREE DI PRODUZIONE:

In Usa specialmente California (50%) frutta è processata

Nord asia soprattutto per recente sviluppo in settore vegetali e frutta

Esportatore di frutta e verdura processata è US e Europa mentre India non

trasforma

Commercializzazione al dettaglio o

MAGGIORI VENDITORI:

fattori che determinano la domanda

• Livello di urbanizzazione

• Reddito pro-capite

• Preferenze

Multinazionali % Sede centrale Paesi Prodotti

Kraft Heinz Company: 8.6 USA (2017) 190 Ketchup, sottaceti,

Heinz, Chef Francisco, condimenti,

Plasmon, Wyler’s, Ore-Ida sughi, surgelati

HP, Amoy, Classico, Orlando

Mc Cain Foods Ltd 2.6 Canada 160 Prodotti surgelati

Campbell Soup Company 2.1 USA 120 Zuppe, sughi, crackers,

biscotti

J. R. Simplot Company 1.8 USA Surgelati, conserve,

prodotti da forno

Del Monte Foods Company 1.6 USA Conserve

Bonduelle S.A. 1.3 Francia Conserve e surgelati

Kraft Foods Group, Inc. 1.0 USA

I PRINCIPALI PRODOTTI ESPORTATI

LE INCIDENZE PUNTUALI

STRUTTURA E PRODUZIONE DELL’INDUSTRIA DELLE CONSERVE E SEMICONSERVE ALIMENTARI

L’ industria alimentare ha un basso valore aggiunto con un costo i personale che incide significativamente:

PRODUZIONE MONDIALE DI POMODORO E DERIVATI (t)

Un quarto della produzione mondiale è destinato all’industria di trasformazione.

Molti paesi hanno un’industria di trasformazione del pomodoro, ma la produzione è fortemente

concentrata: 8 paesi rappresentano circa l’84% della produzione annua mondiale.

Consumi pro-capite annuo di derivati del pomodoro: 30 kg USA, 23 kg Italia, 19 kg Europa.

PRINCIPALI DERIVATI DEL POMODORO PRODOTTI NELL’UE (%)

ITALIA

Nord Italia: Sud Italia:

Ripartizione del pomodoro fresco consegnato Ripartizione del pomodoro fresco consegnato per

per categoria merceologica di destinazione categoria merceologica di destinazione

SUCCHI E NETTARI DI FRUTTA Succhi: 500.000 t/anno, agrumi, mele, uva. Prevalentemente

concentrato. 120 aziende di cui 100 per gli agrumi.

Nettari: 400.000-450.000 t/anno, pera (35%), pesca (27%) ed

albicocca (23%), mela, arancia e miscele i frutti.

CONSERVE DI FRUTTA ALLO 100.000 t/anno; più del 40% sono macedonie, seguite da pesche

(ca.26-29%) e pere (ca.26-29%) allo sciroppo ed al naturale,

SCIROPPO E AL NATURALE albicocche, ciliegie, frutta tropicale, ecc. 50 aziende,

molte in Veneto ed in Emilia

CONFETTURE, MARMELLATE E 45.000 t/anno, p r consumo diretto (75% per vendita al dettaglio, 25%

per ristorazione) o sotto forma di semilavorato. Albicocche (ca. 27%),

GELATINE ciliegie ed amarene (17%), pesche (16%),

fragole (13%), arance (5%), frutta mista, castagne ed altro.

DIFFERENZA CONSERVE E SEMICONSERVE

Una CONSERVA è un prodotto che ha subito un trattamento termico di sterilizzazione ed è confezionato in

un contenitore ermetico. (quando perdo l’ermeticità aprendo il barattolo non è più conserva)

Le conserve possono essere: acide (ph < 4.5) o non acide (ph ≥ 4.5) determina efficienza trattamento

termico (sporigeni non si presentano in conserve acide quindi minor temperatura utilizzata)

Batteriologicamente stabili fino a 30 °c o fino a 55 °c (per paesi tropicali o sub-tropicali).

In teoria la conservabilità di una conserva è infinita nel tempo e indipendente da fattori ambientali esterni e

dalle condizioni di conservazione. (busta flessibile è più facilmente rovinabile - shelf life)

In pratica fattori ambientali sfavorevoli (es: umidità, calore, salsedine), talvolta combinati tra loro, possono

accorciare la vita della conserva a causa della perdita di ermeticità del contenitore, oppure si possono

verificare lentissime reazioni chimiche che producono modifiche sensoriali dell’alimento.

SEMICONSERVE: tutti i prodotti che subiscono trattamenti diversi a quelli su citati. (no sterilizzazione)

Per definizione il tempo di conservazione delle semiconserve dipende dalle condizioni di conservazione.

Nel gruppo delle semiconserve rientrano ad esempio i prodotti pastorizzati e quelli la cui conservazione è

ottenuta mediante l’uso di sostanze in grado di impedire/selezionare lo sviluppo microbico (sale, aceto,

zucchero, alcol etilico, ecc.) Oppure mediante la formazione di condizioni ambientali sfavorevoli tramite

fermentazione, affumicamento, essiccamento, congelamento, ecc.) Semiconserve con ph ≥ 4.5

pastorizzate: devono aver subito un trattamento di pastorizzazione e sono confezionate in contenitori

ermetici. Devono riportare in etichetta la dicitura: “da conservare in frigorifero”.

Semiconserve a qualsiasi ph: sia mediante aggiunta di sostanze inibitrici dello sviluppo microbico sia

mediante processi atti a conferire al prodotto particolari caratteristiche protettive: prodotti acidificati,

salati, fermentati, affumicati, essiccati, liofilizzati, congelati, sotto alcool, ecc. Possono richiedere o meno

confezione ermetica.

LA CONSERVAZIONE DEGLI ALIMENTI MEDIANTE L’USO DEL CALORE

1749-1841 Châlons-sur-Marne (oggi Châlons-en-Champagne)

Nicolas Appert

Nel 1810 scrive “L’arte di conservare per diversi anni tutte le sostanze animali e vegetali”, nello stesso anno

Peter Durand brevetta i contenitori metallici per alimenti.

John Hall e Bryan Donkin brevettarono un metodo per fabbricare conserve di alimenti, copiato da Appert,

ma usando contenitori metallici.

STERILIZZAZIONE

Il trattamento termico di sterilizzazione conduce alla completa distruzione dei microrganismi, incluse le

spore, ed all’inattivazione degli enzimi.

Non esistono delle condizioni termiche valide indiscriminatamente. La scelta della temperatura e della

durata del trattamento dipende infatti sia dalle caratteristiche chimico-fisiche del mezzo (pH, tenore

d’acqua, presenza di lipidi), sia dalla necessità di distruggere microrganismi sporigeni.

Lo scopo della sterilizzazione (concetto moderno i sterilizzazione) è quello di rendere stabile l’alimento nel

tempo, operando in modo tale da minimizzare le alterazioni del prodotto (sia di tipo sensoriale, sia

nutrizionale) causate dal rattamento: ciò si ottiene ottimizzando il binomio tempo-temperatura.

PASTORIZZAZIONE

Il trattamento termico di pastorizzazione consente la distruzione dei microrganismi patogeni e la riduzione

della carica microbica presente nell’alimento, oltre all’inattivazione di parte degli enzimi. Tale trattamento,

che consente di prolungare la conservabilità dell’alimento rispetto al prodotto non pastorizzato, è utilizzato

per la produzione di semiconserve.

DISTRUZIONE TERMICA DEI MICRORGANISMI

PRIMA EQUAZIONE DI BIGELOW

Log N = log N - ϴ/D

0

Permette di conoscere, per un

certo tipo di microrganismo, il

numero di microrganismi

sopravvissuti ad un

trattamento termico

effettuato ad una determinata temperatura costante

Carica microbica in funzione del tempo a una determinata temperatura.

Microrganismo di riferimento dipende dal prodotto che sii analizza

• D = tempo di riduzione decimale (D maggiore = microrganismo resistente a quella temperatura)

Tempo necessario per eliminare il 90% di un microrganismo

• Il numero di microrganismi sopravvissuti non diventa mai zero

• La sterilità commerciale si ottiene a seguito di un trattamento termico in grado di

ridurre di un certo numero di ordini di grandezza una popolazione di spore di un

microrganismo molto termoresistente.

Esempio: per le conserve un trattamento di sterilizzazione deve essere in grado di ridurre di 12 cicli

logaritmici la popolazione di spore di Clostridium botulinum (anaerobico).

(1grammo di tossina letale per 10 milioni di persone) Resistenza del microrganismo ad

una determinata temperatura è

direttamente proporzionale al

valore di D ossia al tempo

necessario per avere una

riduzione del 90% della

popolazione

• a pH bassi non si sviluppano le spore dei microorganismi sporigeni

• liquidi hanno effetti protettivi sui microrganismi

SECONDA EQUAZIONE DI BIGELOW

Log (D /D ) = (t – t )/z

1 2 2 1

Mette in relazione il tempo di riduzione decimale e

la temperatura di trattamento in determinate

condizioni di pH ecc…

Permette di conoscere, per un certo tipo di

microrganismo, il numero di microrganismi

sopravvissuti ad un trattamento termico effettuato

ad una determinata temperatura costante

z = differenza di temperatura che determina una

variazione di 10 volte di D, in altri termini rappresenta quell’aumento di temperatura che determina

un’accelerazione di 10 volte della velocità di distruzione termica del microrganismo

(posso determinare quale temperatura devo applicare per avere una determinata riduzione nel tempo)

Ottimizza e il trattamento termico significa, identificare le condizioni di tempo e tem eratura che

distruggono efficientemente i microrganismi e inattivano gli enzimi che possono alterare l’alimento senza

modificare il prodotto dal punto di vista sensoriale e nutrizionale. Alta temperatura e tempi brevi

sterilizzano ma non distruggono la vitamina

Posso ottenere lo stesso livello di sterilizzazione utilizzando trattamenti diversi

Z di processi (inattivazione ecc..) è molto più alto dei quello per i microrganismi

PROFILO TEMPO – TEMPERATURA

Determino le riduzioni decimali della popolazione iniziale

Area sotto la curva

Si identifica il punto più

sfavorevole termicamente cioè

quello centrale

CASO A

Flusso laminare

Tempo di permanenza di ogni particella non è costante

Velocità media è metà della velocità massima

Velocità centro è maggiore di quella esterna

Es:

• t percorrenza interno 6s

• t percorrenza esterno 36s

D=2 sec

Quindi

• 3 rid. Decimali (non sterile)

• 18 rid. Decimali (sterile ma probabilmente

danneggiato

CASO B

Flusso turbolento

Velocità media 80% di quella massima

CONCETTI DI F E C

0 0

Il parametro F0 di un trattamento termico qualsiasi rappresenta i minuti equivalenti di

quel trattamento a 121°C. Di solito è riferito alla distruzione microbica in base allo z

scelto. (x microrganismo, effetto sterilizzante)

Il parametro C0 di un trattamento termico qualsiasi indica l’effetto cottura e rappresenta

i minuti equivalenti di quel trattamento a 100 °C. Di solito è riferito all’effetto chimico in

base allo z scelto. (x reazione chimica, effetto cottura)

Effetto letale = area sottesa alla curva

2_SALE

La conservazione degli alimenti mediante l’uso del sale

EFFETTI DEL SALE

(cloruro di sodio) in cristalli o in salamoia sui microrganismi:

1. in soluzione acquosa esercita pressione osmotica.

Essa dipende dal numero di molecole in soluzione (proprietà colligativa): NaCl (PM = 58.5) vs

C12H22O11 (PM = 342)

2. il sale riduce la quantità di acqua disponibile per i microrganismi

3. il sale possiede un certo grado di tossicità nei confronti dei microrganismi

4. il sale riduce la solubilità dall’ossigeno nell’acqua

Generalmente i microrganismi patogeni sono più sensibili al sale rispetto ai non patogeni.

1. IN SOLUZIONE ACQUOSA ESERCITA PRESSIONE OSMOTICA

La pressione osmotica dipende dal numero di molecole in soluzione (proprietà colligativa):

nacl (PM = 58.5) vs C12H22O11 (PM = 342)

2. IL SALE RIDUCE LA QUANTITÀ DI ACQUA DISPONIBILE PER I MICRORGANISMI

− P = pressione di vapore dell’acqua nel prodotto

− P0 = pressione di vapore dell’acqua pura

− ya = coefficiente di attività, tende a 1 con la diluizione

− n0 = numero di moli di acqua

− nt = numero di moli totali nel prodotto

− ns = numero di moli di soluto

3. IL SALE POSSIEDE UN CERTO GRADO DI TOSSICITÀ NEI CONFRONTI DEI MICRORGANISMI

Il sale può avere origine minerale (salgemma) o marina.

Il sale contiene ca 96 – 97% di NaCl e 1 – 3% di acqua.

Purezza 99.6 – 99.9%.

Impurezze: altri sali quali solfato di calcio, solfato di magnesio, cloruro di magnesio, tracce di metalli

(Fe). Nel sale marino, rischio di impurità organiche.

SALAMOIE

Massimo 100 ppm di Ca e Mg

Sale di magnesio conferisce sapore amaro

Sale di calcio (se l’acqua è dura) può dare origine a precipitati che si depositano sul prodotto

sottoforma di pat ne biancastre; il calcio può neutralizzare l’acido lattico che si forma a s guito della

fermentazione lattica; forma ponti tra le molecole di acido poligalatturonico dando maggior

consistenza ai vegetali.

Massimo 1.0 ppm di Cu e 1.5 ppm di Fe

Metalli pesan i come Cu e Fe sono catalizzatori di ossidazione: ingiallimento per trasformazione della

clorofilla in feofitina; il Fe produce imbrunimento per reazione con i tannini (tannato ferrico) e con le

tracce di idrogeno solforato (solfuro di ferro, sostanza polverosa che può depositarsi sul fondo del

contenitore).

PECTINE: omogalatturani (HG), polimeri di circa 200 residui di acido galatturonico legati da legami -1,4

e talvolta sostituiti da residui di xilosio xHG. I gruppi carbossilici possono legare Ca e acqua e formare

graticciati stabili

PREPARAZIONE DELLE SALAMOIE A DIVERSA CONCENTRAZIONE

Usi:

• Come liquido di governo

• Come mezzo di fermentazione (lattica nelle olive)

• Come mezzo di salagione

• Come mezzo di conservazione temporanea di un semilavorato

Materiali resistenti all’effetto corrosivo delle salamoie

Nichel e le sue leghe:

• Acciaio inossidabile AISI 316 (Sigla UNI EN 10088-1: X5CrNiMo17-12-2):

Cr = 16 – 18.5%, Ni = 11 – 14.5%, Mo = 2 – 2.5% ed il rimanente Fe

• Monelmetal: Cu = 30%, Fe = 2.5%, Mn = 1% ed il resto Ni

• Inconel: Cr = 13 – 15%. Mo = 0 – 4.5%, Co = 0 – 30%, ti = 1 – 2.5%, Al = 0.8 – 6%, Fe = 2.5 - )% ed il

resto Ni

• VC ed altri materiali plastici

• Cemento

AISI = American Iron and Steel Institute

UNI ISO = Ente Nazionale Italiano di Unificazione

VALUTAZIONE DEL TENORE IN SALE DI UNA SALAMOIA

Scale di densimetri graduati:

• Peso specifico o massa volumica

• Gradi Salometrici (°S):

0 °S acqua pura

100 °S soluzione satura di NaCl a 20°C (265 g/kg soluzione)

• Scala Baumé (Bé):

0 °Bé p.s. 1.0 (acqua pura a 4 °C)

66 °Bé p.s. 1.842 (acido solforico concentrato)

dove: m = 145, seco do la National Bureau of Standard (NBS) oggi National Institute of Standards and

Technology (NIST)

• Scala Twaddell (°Tw)

• Scala Barkometrica (°Bk)

Gli impianti di depurazione funzionano sulla base della presenza di una complessa microflora; siccome il

sale è nocivo per i microrgan smi, le salamoie devono essere diluite.

RECUPERO DELLE SALAMOIE

L’ultrafiltrazione rimuove le macromolecole quindi p ò prolungare l’uso della salamoia.

Alcalinizzazione della salamoia aggiung ndo un polielettrolita anionico che provoca la flocculazione delle

particelle solide e di alcune macromolecole, filtrazione su filtropressa in presenza di farina fossile e

successiva acidificazione fino al pH desiderato.

Rigenerazione completa: concentrazione, incenerimento a 650 °C, dissoluzione del sale n acqua, correzione

del pH e filtrazione.

LA CONSERVAZIONE DEGLI ALIMENTI MEDIANTE ACIDIFICAZIONE

CAUSE DELL’EFFETTO CONSERVANTE:

Concentrazione idrogenionica (pH)

Tossicità della molecola

Tossicità dell’anione

A PARITÀ DI pH

Acidi organici > effetto batteriostatico degli acidi inorganici

Acido acetico > acido citrico > acido lattico

A PARITÀ DI CONCENTRAZIONE

Acido lattico > acido acetico > acido citrico

PER I LIEVITI A PARITÀ DI pH E CONC NTRAZIONE

Acido acetico > acido lattico > acido citrico

ACIDIFICAZIONE MEDIANTE L’ACETO

L’aceto contiene 6% di acido acetico, pH 2.8 – 3.3

Ha effetto batteriostatico e sensoriale, si usa aceto di vino bianco (meno polifenoli, meno imbrunimento

Gli Acetobacter possono degradarlo in H20 e C02, va stabilizzato:

Sensibili a 2-3% di sale, filtrazione sterilizzante, trattamento termico, anidride solforosa 170 mg/L.

L’aceto viene chiarificato per ridurre tannini e sostanze azotate (meno imbrunimenti per ossidazione),

può anche essere aromatizzato con erbe, spezie, oli essenziali (+emulsionanti), aromi naturali in polvere.

SOTTACETI SONO CONSERVE O SEMICONSERVE?

Quantità minima(%) di acido acetico (Ac) per i prodotti non trattati termicamente (semiconserve):

dove: CV = percentuale di costituenti volatili, espressa come perdita di peso %

Denominazioni dei sottaceti:

….aromatizzati con aceto, per acidità dell’intero prodotto < 1.2%

….all’aceto o con aceto, per acidità dell’intero prodotto > 1.2%

….in aceto, per acidità dell’intero prodotto > 2.2%

ACIDIFICAZIONE PER FERMENTAZIONE

I vegetali sottoposti a fermentazione lattica presentano la polpa traslucida e modificazioni di colore, sapore

e aroma. Si cercano le condizioni ottimali per la crescita di fermenti lattici.

Siccome la microflora naturale è varia (Pseudomonas, Flavobacterium, Achromobacter, Aerobacter,

Escherichia e Bacillus) e pochi sono i batteri lattici, bisogna inibire lo sviluppo delle specie aerobie

indesiderabili. (in caso di limitata presenza di zucchero nell’alimento va aggiunto per la fermentazione)

Produzione di semilavorati con salamoie ad alta concentrazione seguita da desalatura